2º ENSAIO - BALANÇO ENERGÉTICO DA CENTRAL DIESEL

Introdução

O mundo globalizado segue em uma busca de energia para os mais variados fins como transporte, funcionamento de máquinas e equipamentos, iluminação de cidades, aquecimento, em outras palavras, é necessário para o desenvolvimento grande demanda de energia, a qual deve atender alguns requisitos ambientais, de segurança, saúde, disponibilidade, rendimento, custo, entre outros.

Para que seja uma boa fonte de energia deve se analisar, dentre vários aspectos, o poder calorífico do combustível que irá informar a quantidade de energia liberada por unidade de massa do mesmo. Tal aspecto será decisivo na escolha deste combustível.

No laboratório de termodinâmica foi possível o estudo do poder calorífico de dois combustíveis, o óleo de mamona e o bagaço 2.

No experimento foi detalhado o procedimento de determinação que utilizou se um calorímetro, uma bomba de aço inox que continha um cadinho, o qual comportava os combustíveis, fio de algodão, uma balança de precisão e um cilindro de oxigênio.

Dos resultados obtidos, utilizou se para comparar o poder calorífico do Bagaço 2 (combustível sólido) e do óleo de mamona (combustível líquido).

OBJETIVO

Determinação experimental do Poder Calorífico Superior dos combustíveis sólidos ou líquidos.

DESENVOLVIMENTO TEÓRICO

Capacidade térmica ou capacidade calorífica é a grandeza física que determina a variação térmica de um corpo ao receber determinada quantidade de calor. O valor da capacidade térmica é correspondente à quantidade de calor necessária para elevar a temperatura do corpo em uma unidade de variação de temperatura.

Q =C.T

A capacidade térmica caracteriza o corpo, e não a substância que o constitui. Dois corpos de massas e de substâncias diferentes podem possuir a mesma capacidade térmica. Dois corpos de massas diferentes e de mesma substância possuem capacidades térmicas diferentes.

A grandeza que caracteriza uma substância é o calor específico, definido como a a quantidade de calor necessária para aquecer de 1°C uma unidade de massa dessa substância, a uma dada temperatura. Assim, cada substância tem o seu calor específico, diferentes blocos de uma substância têm o mesmo calor específico, pois são de mesma substância.

c = C/m

A quantidade de calor sensível recebida ou cedida por um corpo, em função da variação de temperatura, pode ser expressa da seguinte forma:

Q = mcT

Se vários corpos, no interior de um recipiente isolado termicamente, trocam calor, os de maior temperatura cedem calor aos de menor temperatura, até que estabeleça o equilíbrio térmico.

A soma algébrica dos calores trocados (recebidos e cedidos) é igual a zero:

Q1 + Q2 + Q3 +...+ Qn = 0

O poder calorífico

O poder calorífico é definido como a quantidade de calor liberada por unidade de massa (ou volume para combustível gasoso) de um combustível, quando queimado completamente em uma dada temperatura.

Existem duas formas de classificação do poder calorífico que pode ser poder calorífico superior e poder calorífico inferior.

O poder calorífico superior é obtido experimentalmente, para o qual toda a água que aparece nos produtos da combustão esteja no estado líquido.

Poder Calorífico Inferior é do valor prático, para o qual toda a água que aparece nos produtos da combustão se acha em forma de vapor.

Obs: PCI é sempre inferior a PCS. PCS ou PCI tem unidades kJ/kg, kcal/kg, kcal/Nm3 e kJ/Nm3.

Poder calorífico à pressão constante

O calor liberado na combustão que se processa a pressão constante.

Poder calorífico a volume constante

O calor liberado quando a combustão se processa dentro de recipiente de volume constante.

Base teórica

A quantidade conhecida de combustível testado é completamente queimada, e o calor liberado é medido pelo aumento de temperatura da água para a qual o calor é transferido.

Na bomba calorimétrica, uma alta pressão de oxigênio é mantida, de forma a garantir que todo o combustível se queime.

DESENVOLVIMENTO PRÁTICO

No laboratório foram utilizados os seguintes instrumentos para se realizar o ensaio:

(a) Calorímetro

(b) bomba de aço inox,

(c) Amostra do combustível a ser analisado,

(d) Cadinho limpo para amostra,

(e) Fio de algodão ou parafina,

(f) Balança de precisão,

(g) Cilindro de oxigênio.

O procedimento de testes obedeceu a seguinte ordem:

a) Ligar primeiro o nobreak;

b) Ligar a célula de medição;

c) Ligar o sistema de refrigeração;

d) Ligar o Computador em 110V;

e) Espera em torno de 180 segundos para dar início aos testes.

Tarar a balança com o cadinho, depois colocar o combustível no cadinho.

Pesar o combustível. O valor da massa deverá estar entre 0,4 e 0,7g.

O fio de algodão ou parafina tem que estar em contato com o combustível a ser analisado.

Se o nível de água está baixo do mínimo, colocar água destilada no sistema de refrigeração, com o aditivo de limpeza, fechando em seguida.

Abrir o cilindro e deixar o oxigênio puro numa pressão de 30 bares.

A Figura 1 mostra o calorímetro IKA-Works C2000.

4.1 Bancada de teste